Quantum Hall -efekti on fysiikan hyvin hyväksytty teoria, joka kuvaa elektronien käyttäytymistä magneettikentässä erittäin alhaisissa lämpötiloissa. Vaikutuksen havainnot tukevat selvästi kvanttimekaniikan teoriaa kokonaisuudessaan. Tulokset ovat niin tarkkoja, että sähköresistanssin mittausstandardissa käytetään kvanttihalliefektiä, joka myös tukee suprajohteilla tehtävää työtä.
Edwin Hallin vuonna 1879 löytämä Hall -ilmiö havaitaan, kun sähkövirta kulkee magneettikenttään sijoitetun johtimen läpi. Latauskannattimet, jotka ovat yleensä elektroneja, mutta voivat olla protoneja, hajautuvat johtimen puolelle magneettikentän vaikutuksen vuoksi. Ilmiö voidaan visualisoida sarjana autoja, jotka on työnnetty sivuttain voimakkaan tuulen takia moottoritietä alaspäin. Autot kulkevat kaarevaa polkua yrittäessään ajaa eteenpäin, mutta pakotetaan sivuttain.
Potentiaaliero johtimen sivujen välillä kehittyy. Jänniteero on melko pieni ja riippuu johtimen koostumuksesta. Signaalin vahvistaminen on välttämätöntä Hall -efektiin perustuvien hyödyllisten instrumenttien valmistamiseksi. Tämä sähköpotentiaalin epätasapaino on Hall -anturin periaate, joka mittaa magneettikenttiä.
Puolijohteiden suosion myötä fyysikot kiinnostuivat tutkimaan Hall -vaikutusta niin ohuissa kalvoissa, että varauskantajat rajoittuivat olennaisesti liikkeeseen kahdessa ulottuvuudessa. He käyttivät virtaa johtaville kalvoille voimakkaiden magneettikenttien ja alhaisten lämpötilojen alla. Sen sijaan, että elektronit näkisivät sivuttain kaarevilla jatkuvilla reiteillä, elektronit tekivät äkillisiä hyppyjä. Virtauskestävyydessä oli teräviä huippuja tietyillä energiatasoilla magneettikentän voimakkuuden muuttuessa. Huippujen välissä vastus putosi lähellä nollaa olevaan arvoon, joka on ominaisuus matalan lämpötilan suprajohteille.
Fyysikot ymmärsivät myös, että energian taso, joka tarvitaan vastuspiikin aiheuttamiseen, ei ole johtimen koostumuksen funktio. Vastushuiput esiintyivät toistensa kokonaislukukertoimilla. Nämä huipput ovat niin ennustettavissa ja johdonmukaisia, että kvanttihallitehosteeseen perustuvia instrumentteja voidaan käyttää vastusstandardien luomiseen. Tällaiset standardit ovat välttämättömiä elektroniikan testaamiseksi ja luotettavan suorituskyvyn varmistamiseksi.
Atomirakenteen kvanttiteoria, joka on käsite siitä, että energiaa on saatavana erillisinä kokonaisina paketteina subatomisella tasolla, oli ennustanut kvanttihallivaikutuksen jo vuonna 1975. Vuonna 1980 Klaus von Klitzing sai fysiikan Nobelin palkinnon havaittiin, että kvanttihallivaikutus oli todellakin erillinen, mikä tarkoittaa, että elektronit voivat olla olemassa vain terävästi määritellyillä energiatasoilla. Kvanttihalli -ilmiöstä on tullut toinen argumentti, joka tukee aineen kvanttiluontoa.